天空云层监测装置设计全套.doc

本科毕业设计(论文) 题目：天空云层监测装置设计 学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 2009级 02 班 学 号： 200902070215 学生姓名： 李 理 指导老师： 鲍官军 提交日期： 2013年 6 月 8 日 摘要 由于能源紧缺，太阳能光伏发电在全球范围内得到推广应用。光伏发电的功率预测，尤其是超短期的功率预测能够给与光伏发电系统相连的电力网络、用户和用电设备等，提供必不可少的数据。本文主要设计一种能实时监测和预估对光伏发电有遮挡影响的天空云层的装置。 现有的天空成像仪无法应用于光伏发电的超短期功率预测。本文设计了一种天空云层监测装置，解决了这一问题。该装置包括机械系统和控制系统两部分，其中机械系统是设计的主要部分。机械系统主要包括一个双轴二自由度的机械跟踪模块、成像模块和镜头保护模块。控制系统以跟踪算法设计为主，包括跟踪算法的计算分析和算法流程图。 本文设计的机械跟踪模块，具有两个自由度，即水平方向转动自由度和竖直方向转动自由度。该机械结构的运动由两个步进电机来驱动，完成对太阳高度角和方向角的跟踪。本文采用视日运动轨迹跟踪方案，控制器根据相关的公式和参数计算出白天太阳的位置，再将高度角和方位角转化成相应的脉冲发送给驱动器，驱动电机实时跟踪太阳。 本文设计的天空云层监测装置能够对天空云团进行实时监测，为光伏发电超短期功率预测提供支持数据。 关键词：光伏功率预测 天空成像仪 云层监测 Abstract Due to the shortage of energy, photovoltaic(PV) power generation is widely used in the world. The prediction for the PV power, especially the super short-term power prediction, can provide necessary data for the electric power network, users connected to the PV power generation system, electric equipment, etc. In this paper, we design an equipment, which can real-time monitor and forecast the clouds having an influence on the PV power generation. The existing sky imager cannot be used in short-term power forecasting. In this paper, we design a sky cloud monitoring device to solve the problem. The device consists of a mechanical system and a control system. The mechanical system is the main part of the design. It mainly consists of a two-degree of freedom mechanical tracking module, imaging module and lens protection module. The control system is based on the design of tracking algorithm. It includes the calculation analysis and the flow chart of the algorithm. In this paper, the design of mechanical tracking module has two degrees of freedom, namely, horizontal and vertical direction of rotational degrees of freedom. The mechanical structure of the equipment is driven by two stepper motors to track t